ホーム > 特許ランキング > 国立大学法人横浜国立大学
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特許7504479造形装置、液柱移動装置、造形方法、液柱移動方法およびプログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-14
(45)【発行日】2024-06-24
(54)【発明の名称】造形装置、液柱移動装置、造形方法、液柱移動方法およびプログラム
(51)【国際特許分類】
B29C 64/135 20170101AFI20240617BHJP
B29C 64/268 20170101ALI20240617BHJP
B29C 64/336 20170101ALI20240617BHJP
B29C 64/393 20170101ALI20240617BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20240617BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20240617BHJP
B33Y 40/00 20200101ALI20240617BHJP
B33Y 50/02 20150101ALI20240617BHJP
【ＦＩ】
B29C64/135
B29C64/268
B29C64/336
B29C64/393
B33Y10/00
B33Y30/00
B33Y40/00
B33Y50/02
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021558422
(86)(22)【出願日】2020-11-18
(86)【国際出願番号】 JP2020042987
(87)【国際公開番号】W WO2021100755
(87)【国際公開日】2021-05-27
【審査請求日】2023-09-13
(31)【優先権主張番号】P 2019208227
(32)【優先日】2019-11-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和元年度、国立研究開発法人科学技術振興機構「光駆動ドロプレット・プリンティングの開発と応用」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(73)【特許権者】
【識別番号】504182255
【氏名又は名称】国立大学法人横浜国立大学
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】丸尾 昭二
(72)【発明者】
【氏名】田所 寛進
(72)【発明者】
【氏名】平田 穂高
【審査官】岸 智章
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１７－５０４０１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／１５６１７０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００２－０９０６６２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ６４／１３５
Ｂ２９Ｃ ６４／２６８
Ｂ２９Ｃ ６４／３３６
Ｂ２９Ｃ ６４／３９３
Ｂ３３Ｙ ３０／００
Ｂ３３Ｙ １０／００
Ｂ３３Ｙ ５０／０２
Ｂ３３Ｙ ４０／００
Ｂ３３Ｙ ７０／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
２つの基板に挟まれた液柱を移動させる移動処理部と、所定の造形領域内かつ前記液柱内で造形用ビームが焦点を結ぶように前記造形用ビームを照射して前記液柱を部分的に固体に変化させることで、２つの前記基板のうち前記造形用ビームの照射口から遠い側の基板に固形物が付着するように造形を行う造形部と、
前記造形部が造形を行うときに、前記固形物が付着する前記基板が前記造形用ビームの照射口から離れるように、前記基板の移動を制御する基板制御部と、
を備える造形装置。
【請求項2】
前記液柱に磁性粒子が混入されている請求項１に記載の造形装置。
【請求項3】
前記移動処理部は、磁石を移動させることで前記液柱を移動させる請求項１又は請求項２に記載の造形装置。
【請求項4】
前記移動処理部は、電磁波によるポイントヒータを用いて前記液柱に温度勾配を生じさせることで前記液柱を移動させる請求項１に記載の造形装置。
【請求項9】
２つの基板に挟まれた液柱を移動させることと、所定の造形領域内かつ前記液柱内で造形用ビームが焦点を結ぶように前記造形用ビームを照射して前記液柱を部分的に固体に変化させることで、２つの前記基板のうち前記造形用ビームの照射口から遠い側の基板に固形物が付着するように造形を行うことと、
前記造形を行うときに、前記固形物が付着する前記基板が前記造形用ビームの照射口から離れるように、前記基板の移動を制御することと、
を含む造形方法。
【請求項13】
コンピュータに、２つの基板に挟まれた液柱を移動させることと、
所定の造形領域内かつ前記液柱内で造形用ビームが焦点を結ぶように前記造形用ビームを照射して前記液柱を部分的に固体に変化させることで、２つの前記基板のうち前記造形用ビームの照射口から遠い側の基板に固形物が付着するように造形を行うことと、
前記造形を行うときに、前記固形物が付着する前記基板が前記造形用ビームの照射口から離れるように、前記基板の移動を制御することと、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、造形装置、液柱移動装置、造形方法、液柱移動方法およびプログラムに関する。
本願は、２０１９年１１月１８日に、日本に出願された特願２０１９－２０８２２７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０１９年１１月１８日に、日本に出願された特願２０１９－２０８２２７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【0002】
３次元の目的物を造形可能な方法の１つに光造形（Stereolithography）がある。光造形では、液体の材料に紫外線レーザ光等の光を当てて材料を部分的に固体に変化させることで目的物を造形する。
光造形に関連して、非特許文献１には、光還元（Photoreduction）にて銀の微細構造を造形する方法が示されている。非特許文献１に記載の方法では、銀イオンを含む水溶液にレーザ光を照射して銀を目的の形状に凝縮させたのち、水溶液を除去する。
光造形に関連して、非特許文献１には、光還元（Photoreduction）にて銀の微細構造を造形する方法が示されている。非特許文献１に記載の方法では、銀イオンを含む水溶液にレーザ光を照射して銀を目的の形状に凝縮させたのち、水溶液を除去する。
【0003】
また、非特許文献２には、複数の材料を組み合わせた光造形を行う実験例が示されている。非特許文献２に記載の実験例では、アクリル樹脂とメタクリル樹脂とをそれぞれ光重合（Photopolymerization）にて造形した後、磁性材料を無電解めっきしている。その結果、アクリル樹脂およびメタクリル樹脂のうち、アクリル樹脂のみが選択的にめっきされている。
【0004】
また、非特許文献３では、マイクロ流路を使って、アクリル樹脂などを造形部に導入し、バルブによって材料を切り替えて、複数の樹脂材料で造形を行う方法が用いられている。
このように、複数種類の材料を用いて光造形を行うことで、多様な特性を有する目的物を造形することができる。
このように、複数種類の材料を用いて光造形を行うことで、多様な特性を有する目的物を造形することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【文献】Yao-Yu Cao, Nobuyuki Takeyasu, Takuo Tanaka, Xuan-Ming Duan, and Satoshi Kawata、"3D Metallic Nanostructure Fabrication by Surfactant-Assisted Multiphoton-Induced Reduction"、Small、２００９年、第５巻、第１０号、p.1144-1148
【文献】Tommaso Zandrini, Shuhei Taniguchi and Shoji Maruo、"Magnetically Driven Micromachines Created by Two-Photon Microfabrication and Selective Electroless Magnetite Plating for Lab-on-a-Chip Applications"、Micromachines、２０１７年、第８巻、第３５号、p.1-8
【文献】Frederik Mayer, Stefan Richter, Johann Westhauser, Eva Blasco, Christopher Barner-Kowollik and Martin Wegener、"Multimaterial 3D laser microprinting using an integrated microfluidic system"、Science Advances、２０１９年２月、第５巻、第２号、p.1-7
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
例えば２光子マイクロ光造形法などマイクロ光造形法の一部では、複数種類の樹脂（光硬化性樹脂）を用いて一体構造の物を生成する。
複数種類の樹脂を用いる方法の１つとして、使用する樹脂を交換する際に、一旦、ガラス基板を造形装置から取り外して洗浄する方法がある。例えば、作業者が造形装置を用いて、１つ目の樹脂をガラス基板上に滴下し、樹脂の液滴の内部に近赤外パルスレーザなどのレーザを集光及び走査して硬化させることで造形を行う。１つ目の樹脂を用いた造形を完了すると、作業者は、ガラス基板を造形装置から取り外して未硬化の樹脂を洗浄する。そして、作業者は、ガラス基板を造形装置に再びセットし、造形装置を用いて新たな２つ目の樹脂を滴下して造形を再開する。
しかしながらこの方法では、取り出したガラス基板を造形装置に再設置する際、１つ目の樹脂による造形物を高精度に位置決めする必要がある。造形物の位置が、例えばガラス基板取り外し前の造形物の位置など所定の位置からずれると、所望の物を生成することができなくなる。
これに対し、例えば非特許文献３に記載のマイクロ流路のように、基板に流路を設けておき、樹脂を順番に造形部に流し込むことで、ガラス基板を取り外す必要なしに樹脂を切り替えて造形を行うことが考えられる。造形後の未硬化の樹脂については、造形部の下に廃棄用のバルブを設けておき、バルブを開いて未硬化の樹脂を造形部から排出することが考えられる。
しかしながらこの方法では、樹脂の粘度が高い場合、樹脂の移動が困難なことが考えられる。また、この方法では、樹脂の交換の度に未硬化の樹脂を廃棄するので、同じ種類の樹脂を繰り返し使用する場合でも、造形後に未硬化だった樹脂を再利用することはできない。
複数種類の樹脂を用いる方法の１つとして、使用する樹脂を交換する際に、一旦、ガラス基板を造形装置から取り外して洗浄する方法がある。例えば、作業者が造形装置を用いて、１つ目の樹脂をガラス基板上に滴下し、樹脂の液滴の内部に近赤外パルスレーザなどのレーザを集光及び走査して硬化させることで造形を行う。１つ目の樹脂を用いた造形を完了すると、作業者は、ガラス基板を造形装置から取り外して未硬化の樹脂を洗浄する。そして、作業者は、ガラス基板を造形装置に再びセットし、造形装置を用いて新たな２つ目の樹脂を滴下して造形を再開する。
しかしながらこの方法では、取り出したガラス基板を造形装置に再設置する際、１つ目の樹脂による造形物を高精度に位置決めする必要がある。造形物の位置が、例えばガラス基板取り外し前の造形物の位置など所定の位置からずれると、所望の物を生成することができなくなる。
これに対し、例えば非特許文献３に記載のマイクロ流路のように、基板に流路を設けておき、樹脂を順番に造形部に流し込むことで、ガラス基板を取り外す必要なしに樹脂を切り替えて造形を行うことが考えられる。造形後の未硬化の樹脂については、造形部の下に廃棄用のバルブを設けておき、バルブを開いて未硬化の樹脂を造形部から排出することが考えられる。
しかしながらこの方法では、樹脂の粘度が高い場合、樹脂の移動が困難なことが考えられる。また、この方法では、樹脂の交換の度に未硬化の樹脂を廃棄するので、同じ種類の樹脂を繰り返し使用する場合でも、造形後に未硬化だった樹脂を再利用することはできない。
【0007】
本発明の目的の一つは、材料を効率的に使用することができる造形装置、液柱移動装置、造形方法、液柱移動方法およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の第１態様によれば、造形装置は、２つの基板に挟まれた液柱を移動させる移動処理部と、所定の造形領域内かつ前記液柱内で造形用ビームが焦点を結ぶように前記造形用ビームを照射して前記液柱を部分的に固体に変化させることで、２つの前記基板のうち前記造形用ビームの照射口から遠い側の基板に固形物が付着するように造形を行う造形部と、前記造形部が造形を行うときに、前記固形物が付着する前記基板が前記造形用ビームの照射口から離れるように、前記基板の移動を制御する基板制御部と、を備える。
【0009】
前記液柱に磁性粒子が混入されていてもよい。
【0010】
前記移動処理部は、磁石を移動させることで前記液柱を移動させるようにしてもよい。
【0011】
前記移動処理部は、電磁波によるポイントヒータを用いて前記液柱に温度勾配を生じさせることで前記液柱を移動させるようにしてもよい。
【0016】
本発明の第２態様によれば、造形方法は、２つの基板に挟まれた液柱を移動させることと、所定の造形領域内かつ前記液柱内で造形用ビームが焦点を結ぶように前記造形用ビームを照射して前記液柱を部分的に固体に変化させることで、２つの前記基板のうち前記造形用ビームの照射口から遠い側の基板に固形物が付着するように造形を行うことと、前記造形を行うときに、前記固形物が付着する前記基板が前記造形用ビームの照射口から離れるように、前記基板の移動を制御することと、を含む。
【0020】
本発明の第３態様によれば、プログラムは、コンピュータに、２つの基板に挟まれた液柱を移動させることと、所定の造形領域内かつ前記液柱内で造形用ビームが焦点を結ぶように前記造形用ビームを照射して前記液柱を部分的に固体に変化させることで、２つの前記基板のうち前記造形用ビームの照射口から遠い側の基板に固形物が付着するように造形を行うことと、前記造形を行うときに、前記固形物が付着する前記基板が前記造形用ビームの照射口から離れるように、前記基板の移動を制御することと、を実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【0024】
本発明の実施形態によれば、材料を効率的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】第１の実施形態に係る造形システムの構成例を示す図である。
【図2】第１の実施形態に係る造形部がレーザ光の焦点を結ばせる位置の例を示す図である。
【図3】第１の実施形態に係る液柱の磁気駆動の例を示す図である。
【図4】第１の実施形態に係る造形部のレーザ光発射部分と液柱との位置関係の例を示す図である。
【図5】第１の実施形態に係る観察部の構成例を示す図である。
【図6】第１の実施形態に係る造形システムの動作例を示すフローチャートである。
【図7】第１の実施形態に係る造形用ビームの角度と焦点の位置との関係の例を示す図である。
【図8】第１の実施形態に係る鉄粉の混入量と液柱の移動速度との関係の実験例を示す図である。
【図9】第１の実施形態に係る造形システムを用いて造形した固形物の第一例を示す図である。
【図10】第１の実施形態に係る造形システムを用いて造形した固形物の第二例を示す図である。
【図11】第２の実施形態に係る移動処理部の例を示す図である。
【図12】第２の実施形態に係る移動処理部が照射する加熱用ビームの形状の例を示す図である。
【図13】第２の実施形態に係る加熱用ビームの照射によって生じる温度勾配の例を示す図である。
【図14】第２の実施形態に係る液柱における力関係の第一例を示す図である。
【図15】第２の実施形態に係る液柱における力関係の第二例を示す図である。
【図16】第３の実施形態に係る造形システムの構成例を示す図である。
【図17】第３の実施形態に係る造形部からのレーザ光の焦点の位置の例を示す図である。
【図18】第４の実施形態に係る基板８１０と液滴との関係の例を示す図である。
【図19】少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成例を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0027】
〈第１の実施形態〉
（第１の実施形態における造形システムの構成）
図１は、第１の実施形態に係る造形システムの構成例を示す図である。
図１に示す構成で、造形システム１は、造形装置１００と、制御装置２００とを備える。造形装置１００は、造形部１１０と、移動処理部１２０と、観察部１５０とを備える。制御装置２００は、表示部２１０と、操作入力部２２０と、記憶部２８０と、処理部２９０とを備える。
（第１の実施形態における造形システムの構成）
図１は、第１の実施形態に係る造形システムの構成例を示す図である。
図１に示す構成で、造形システム１は、造形装置１００と、制御装置２００とを備える。造形装置１００は、造形部１１０と、移動処理部１２０と、観察部１５０とを備える。制御装置２００は、表示部２１０と、操作入力部２２０と、記憶部２８０と、処理部２９０とを備える。
【0028】
造形システム１は、液柱を部分的に固体に変化させて目的物を生成する。液柱の例として、液体が２つの基板により挟まれて柱の形状になったものが挙げられる。また、液柱は磁性を有している。例えば、磁性を有していない液体に鉄粉が混入された混合物が液柱の形状になっていてもよい。鉄粉は磁性粒子の例に該当する。
造形装置１００は、制御装置２００の制御に従って、目的物の生成を実行する装置である。特に、造形装置１００は、１つ以上の材料それぞれの液柱を部分的に固体に変化させることで目的物を造形する。ここでいう造形は、形のあるものを作ることである。
造形装置１００は、制御装置２００の制御に従って、目的物の生成を実行する装置である。特に、造形装置１００は、１つ以上の材料それぞれの液柱を部分的に固体に変化させることで目的物を造形する。ここでいう造形は、形のあるものを作ることである。
【0029】
造形部１１０は、造形領域内で液柱を部分的に固体に変化させることで造形を行う。具体的には、液柱にレーザ光を照射し液柱内にレーザ光の焦点を結ばせることで、焦点の位置で液柱の一部を固体に変化させる。ここでいう造形領域は、造形部１１０が材料を固体に変化可能な領域である。具体的には、造形領域は、造形部１１０がレーザ光の焦点を結ばせることができる領域である。
レーザ光を単にレーザとも称する。
レーザ光を単にレーザとも称する。
【0030】
以下では、液柱を成す材料が光硬化性樹脂であり、造形部１１０が、光造形にて光硬化性樹脂を液体から固体に硬化させる場合を例に説明する。
ただし、造形部１１０が造形を行う方法は、液柱を部分的に固体に変化させることができる方法であればよく、特定の方法に限定されない。例えば、造形部１１０が造形を行う方法は、光重合（Photopolymerization）、光架橋（Photocrosslink）、光還元（Photoreduction）、または、光凝集（Photo-induced aggregation）のいずれか、あるいはこれらの組み合わせであってもよい。
ただし、造形部１１０が造形を行う方法は、液柱を部分的に固体に変化させることができる方法であればよく、特定の方法に限定されない。例えば、造形部１１０が造形を行う方法は、光重合（Photopolymerization）、光架橋（Photocrosslink）、光還元（Photoreduction）、または、光凝集（Photo-induced aggregation）のいずれか、あるいはこれらの組み合わせであってもよい。
【0031】
また、造形に用いるレーザ光は、材料を硬化可能なレーザ光であればよく、特定の波長のレーザ光に限定されない。例えば、造形部１１０が紫外線レーザ光を用いるようにしてもよいし、青色レーザ光を用いるようにしてもよい。あるいは、造形部１１０が、近赤外フェムト秒パルスレーザ（Femtosecond-pulse Laser）光を用いて２光子吸収による２光子造形法にて造形を行うようにしてもよい。
【0032】
図２は、造形部１１０がレーザ光の焦点を結ばせる位置の例を示す図である。図２では、造形部１１０のレーザ光発射部分が示されている。基板８１０は、目的物造形用の基板として用いられているガラス板である。造形装置１００は、基板８１０として、基板８１０Ａと基板８１０Ｂとを備える。基板８１０Ａと基板８１０Ｂは液柱８２０を挟んでいる。造形部１１０が照射するレーザ光を造形用ビームＢ１とも称する。
基板８１０が造形装置１００の一部として構成されていてもよいし、造形装置１００とは別の物として構成されていてもよい。
図２は、造形部１１０、移動処理部１２０、基板８１０および液柱８２０を横（水平方向）から見た例を示している。移動処理部１２０は、磁性体１２１を備える。磁性体１２１の例として、永久磁石、電磁石、または、ネオジム磁石等が挙げられる。磁性体を説明する場合に単に磁石とも称する。
基板８１０が造形装置１００の一部として構成されていてもよいし、造形装置１００とは別の物として構成されていてもよい。
図２は、造形部１１０、移動処理部１２０、基板８１０および液柱８２０を横（水平方向）から見た例を示している。移動処理部１２０は、磁性体１２１を備える。磁性体１２１の例として、永久磁石、電磁石、または、ネオジム磁石等が挙げられる。磁性体を説明する場合に単に磁石とも称する。
【0033】
図２に示す造形部１１０は、造形用ビームＢ１を透過させる液柱８２０に対し、液柱８２０内に焦点を結ぶように造形用ビームＢ１を基板８１０Ａの下から照射している。造形部１１０が照射した造形用ビームＢ１は、点Ｐ１１で焦点を結んでいる。これにより、液柱８２０のうち点Ｐ１１の部分が液体から固体に変化する。
【0034】
造形部１１０のレーザ光発射部分は図２の前後および左右に移動可能である。図２の前後および左右は、水平方向であってもよい。また、造形部１１０は、造形用ビームＢ１の焦点の位置を図２の上下に移動させることができる。図２の上下は、垂直方向であってもよい。したがって、造形部１１０は、造形用ビームＢ１の焦点の位置を図２の上下左右および前後へと、三次元的に移動させることができる。
造形部１１０が、液柱８２０内で造形用ビームＢ１の焦点位置を目的物の形状に沿って移動させることで、材料を目的物の形状に加工することができる。
造形部１１０が、液柱８２０内で造形用ビームＢ１の焦点位置を目的物の形状に沿って移動させることで、材料を目的物の形状に加工することができる。
【0035】
造形部１１０が、レーザ光発射部分を移動させることに加えて、あるいは代えて、ガルバノミラーを用いて造形用ビームＢ１の焦点位置を変化させるようにしてもよい。さらには、造形部１１０が、上記の方法に加えて、あるいは代えて、基板８１０を移動させること、または、レーザ光を集光させるレンズを光軸方向に移動させること、あるいはこれらの組み合わせにより、液柱８２０における造形用ビームＢ１の焦点位置を変化させるようにしてもよい。
【0036】
また、図２に示すように、造形部１１０が基板８１０の下側から造形用ビームＢ１を照射させることで、造形用ビームＢ１が焦点を結ぶ位置は、表面張力による液柱８２０の形状に応じた屈折の影響を受けない。この点で、造形システム１は、造形用ビームＢ１の焦点の位置合わせを高精度に行うことができる。
【0037】
鉄粉９００は液柱８２０に混入され、磁性体１２１の磁力により磁性体１２１に近い位置に寄せられる。また、図２に示す例では、磁性体１２１の磁性によって複数の鉄粉９００が集まり塊を形成している。鉄粉９００の大きさおよび形状について、造形システム１を用いて造形しようとする物の大きさおよび形状に応じて、任意の大きさおよび形状の鉄粉９００を用いることができる。また、鉄粉９００の量について、液柱８２０を構成する液体の表面張力および粘性摩擦力などに応じて、任意の量の鉄粉９００を用いることができる。
【0038】
図２の例では、造形部１１０が基板８１０Ａの下に位置し、移動処理部１２０は基板８１０Ｂの上に位置するが、この位置関係に限定されない。例えば、造形部１１０を基板８１０Ｂの上に位置し、移動処理部１２０を基板８１０Ａの下に位置するようにしてもよい。
また、造形部１１０及び移動処理部１２０を基板８１０Ａの下に設けるようにしてもよい。この場合、鉄粉９００に造形用ビームＢ１が当たらないように、造形部１１０と移動処理部１２０とを離れた位置に設けるようにしてもよい。
あるいは、造形部１１０及び移動処理部１２０を基板８１０Ｂの上に設けるようにしてもよい。この場合も、鉄粉９００に造形用ビームＢ１が当たらないように、造形部１１０と移動処理部１２０とを離れた位置に設けるようにしてもよい。
また、造形部１１０及び移動処理部１２０を基板８１０Ａの下に設けるようにしてもよい。この場合、鉄粉９００に造形用ビームＢ１が当たらないように、造形部１１０と移動処理部１２０とを離れた位置に設けるようにしてもよい。
あるいは、造形部１１０及び移動処理部１２０を基板８１０Ｂの上に設けるようにしてもよい。この場合も、鉄粉９００に造形用ビームＢ１が当たらないように、造形部１１０と移動処理部１２０とを離れた位置に設けるようにしてもよい。
【0039】
図３は、液柱８２０の磁気駆動の例を示す図である。
図３に示す例で、基板８１０Ａと基板８１０Ｂに挟まれた樹脂の液柱８２０に、鉄粉９００が混入されている。移動処理部１２０が、液柱８２０に磁性体１２１を近づけると、液柱８２０の内部の鉄粉９００が磁性を帯びて磁性体１２１に引き寄せられる。
移動処理部１２０が磁性体１２１をＡ方向に移動させると、図３に示すように、鉄粉９００が液柱８２０の側面を押し出して液柱８２０全体を力Ｆｍで引っ張る。力Ｆｍが、液柱８２０の粘性摩擦力であるＦｄｒａｇ１及びＦｄｒａｇ２と、表面張力であるγｓ１、γｓ２、γｓ３、および、γｓ４との合力よりも大きくなった場合、液柱８２０は、磁性体１２１の移動方向へ移動する。すなわち、ＦｍがＦｄｒａｇ１と、Ｆｄｒａｇ２と、γｓ１と、γｓ２と、γｓ３と、γｓ４との合力より大きい場合、液柱８２０は、Ｆｍと同じ方向であるＡ方向に移動する。造形システム１は、上記のような駆動原理を用いることで、磁性体１２１を操作して液柱８２０を例えば水平方向に動かすことができる。
図３に示す例で、基板８１０Ａと基板８１０Ｂに挟まれた樹脂の液柱８２０に、鉄粉９００が混入されている。移動処理部１２０が、液柱８２０に磁性体１２１を近づけると、液柱８２０の内部の鉄粉９００が磁性を帯びて磁性体１２１に引き寄せられる。
移動処理部１２０が磁性体１２１をＡ方向に移動させると、図３に示すように、鉄粉９００が液柱８２０の側面を押し出して液柱８２０全体を力Ｆｍで引っ張る。力Ｆｍが、液柱８２０の粘性摩擦力であるＦｄｒａｇ１及びＦｄｒａｇ２と、表面張力であるγｓ１、γｓ２、γｓ３、および、γｓ４との合力よりも大きくなった場合、液柱８２０は、磁性体１２１の移動方向へ移動する。すなわち、ＦｍがＦｄｒａｇ１と、Ｆｄｒａｇ２と、γｓ１と、γｓ２と、γｓ３と、γｓ４との合力より大きい場合、液柱８２０は、Ｆｍと同じ方向であるＡ方向に移動する。造形システム１は、上記のような駆動原理を用いることで、磁性体１２１を操作して液柱８２０を例えば水平方向に動かすことができる。
【0040】
図４は、造形部１１０のレーザ光発射部分と液柱８２０との位置関係の例を示す図である。図４は、造形部１１０のレーザ光発射部分を斜め上から見た例を示している。
図４の例で、基板８１０Ａが造形部１１０のレーザ光発射部分の上に位置し、基板８１０Ａと基板８１０Ｂに材料の異なる４つの液柱８２０が挟まれている。
ここでの４つの液柱８２０は、第１材料の液柱８２０－１１と、第２材料の液柱８２０－１２と、第３材料の液柱８２０－１３と、第４材料の液柱８２０－１４と、である。第１材料と、第２材料と、第３材料と、第４材料とは、同じ成分の材料であってもよいし、それぞれ異なる成分の材料であってもよい。
図４に示す例では、第１材料の液柱８２０－１１と、第３材料の液柱８２０－１３と、第４材料の液柱８２０－１４は、光硬化性樹脂の液柱８２０であり、第２材料の液柱８２０－１２は、洗浄液である。この洗浄液には、基板８１０Ａと基板８１０Ｂとを洗浄できる成分が含まれている。
図４の例で、基板８１０Ａが造形部１１０のレーザ光発射部分の上に位置し、基板８１０Ａと基板８１０Ｂに材料の異なる４つの液柱８２０が挟まれている。
ここでの４つの液柱８２０は、第１材料の液柱８２０－１１と、第２材料の液柱８２０－１２と、第３材料の液柱８２０－１３と、第４材料の液柱８２０－１４と、である。第１材料と、第２材料と、第３材料と、第４材料とは、同じ成分の材料であってもよいし、それぞれ異なる成分の材料であってもよい。
図４に示す例では、第１材料の液柱８２０－１１と、第３材料の液柱８２０－１３と、第４材料の液柱８２０－１４は、光硬化性樹脂の液柱８２０であり、第２材料の液柱８２０－１２は、洗浄液である。この洗浄液には、基板８１０Ａと基板８１０Ｂとを洗浄できる成分が含まれている。
【0041】
液柱８２０－１１には鉄粉９００－１１が混入されており、液柱８２０－１２には鉄粉９００－１２が混入されている。また、液柱８２０－１３には鉄粉９００－１３が混入されており、液柱８２０－１４には鉄粉９００－１４が混入されている。
図４に示す状態では、鉄粉９００－１２と、鉄粉９００－１３と、鉄粉９００－１４とは、何れも磁性体１２１から遠い位置に存在し、磁性体１２１の磁力の影響が小さい。これにより、鉄粉９００－１２と、鉄粉９００－１３と、鉄粉９００－１４との何れも、重力により液柱８２０の下方（底面またはその付近）に沈殿している。
一方、鉄粉９００－１１は、磁性体１２１の磁力の影響を受けて、磁性体１２１に近い方向に寄せられている。
図４に示す状態では、鉄粉９００－１２と、鉄粉９００－１３と、鉄粉９００－１４とは、何れも磁性体１２１から遠い位置に存在し、磁性体１２１の磁力の影響が小さい。これにより、鉄粉９００－１２と、鉄粉９００－１３と、鉄粉９００－１４との何れも、重力により液柱８２０の下方（底面またはその付近）に沈殿している。
一方、鉄粉９００－１１は、磁性体１２１の磁力の影響を受けて、磁性体１２１に近い方向に寄せられている。
【0042】
磁性体１２１は、方向Ｃ１または方向Ｃ２、あるいはこれらの組み合わせの方向移動することで、磁力により鉄粉９００を動かす。磁性体１２１は、鉄粉９００を移動させることで、その鉄粉９００が混入されている液柱８２０を移動させる。
【0043】
液柱８２０のうち第１材料の液柱８２０－１１は、造形部１１０のレーザ光発射部分の上に位置している。造形部１１０が造形用ビームＢ１を照射して第１材料の液柱８２０－１１内に焦点を結ばせることで、液柱８２０－１１のうち焦点の部分が液体から固体に変化し、固形物８４０が生成される。
【0044】
次に、造形システム１の動作の例をについて説明する。
造形システム１は、磁性体１２１を用いて、液柱８２０－１１をＤの位置から造形領域である造形部１１０の上まで移動させている。そして、造形システム１は、造形領域で液柱８２０－１１の一部を液体から固体に変化させ、３次元モデルの一部である固形物８４０を造形している。
造形システム１が、磁性体１２１をＤの位置から造形部１１０の上まで動かすことで、液柱８２０－１１に混入されている鉄粉９００－１１が、磁性体１２１の磁力によってＤの位置から造形部１１０の上まで移動する。鉄粉９００－１１がＤの位置から造形部１１０の上まで移動することで、鉄粉９００－１１が混入されている液柱８２０－１１も、鉄粉９００－１１に引っ張られて位置Ｄから造形部１１０の上まで移動する。
造形システム１は、磁性体１２１を用いて、液柱８２０－１１をＤの位置から造形領域である造形部１１０の上まで移動させている。そして、造形システム１は、造形領域で液柱８２０－１１の一部を液体から固体に変化させ、３次元モデルの一部である固形物８４０を造形している。
造形システム１が、磁性体１２１をＤの位置から造形部１１０の上まで動かすことで、液柱８２０－１１に混入されている鉄粉９００－１１が、磁性体１２１の磁力によってＤの位置から造形部１１０の上まで移動する。鉄粉９００－１１がＤの位置から造形部１１０の上まで移動することで、鉄粉９００－１１が混入されている液柱８２０－１１も、鉄粉９００－１１に引っ張られて位置Ｄから造形部１１０の上まで移動する。
【0045】
造形システム１は、固形物８４０を造形した後、残った未硬化の液柱８２０－１１を造形領域である造形部１１０の上からＤの位置まで、磁性体１２１を用いて移動させる。次に、造形システム１は、洗浄液の液柱８２０－１２を造形領域である造形部１１０の上まで、磁性体１２１を用いて移動させる。この洗浄液の移動により、造形システム１は、固形物８４０に残留した液体の樹脂を洗浄する。液柱８２０－１２にも鉄粉９００－１２が混入されているため、造形システム１は、磁性体１２１を用いて、液柱８２０－１１の場合と同様に移動させることができる。
【0046】
上記により固形物８４０が洗浄された後、造形システム１は、磁性体１２１を用いて洗浄液の液柱８２０－１２を他の場所に移動させる。例えば、造形システム１は、洗浄液の液柱８２０－１２を図４に示される元の位置に移動させる。
その後、造形システム１は、新たな樹脂である液柱８２０－１３を造形領域である造形部１１０の上まで磁性体１２１を用いて移動させ、固形物８４０の造形を再開する。
造形システム１は、上記の工程を繰り返すことで、３次元モデルの固形物８４０を複数の樹脂で一体造形する。
造形システム１によれば、途中で基板８１０を造形装置１００から取外し、未効果の樹脂を洗浄し、新たな樹脂を滴下して造形を再開するような接触工程を実行する必要無しに、非接触で樹脂を置換できる。ここでいう非接触は、作業者である造形システム１のユーザが、基板８１０に直接触れないことである。これにより、造形システム１では、造形物である固形物８４０が位置ずれすることなく、未硬化樹脂を再利用しながらマルチマテリアル造形を行うことができる。
その後、造形システム１は、新たな樹脂である液柱８２０－１３を造形領域である造形部１１０の上まで磁性体１２１を用いて移動させ、固形物８４０の造形を再開する。
造形システム１は、上記の工程を繰り返すことで、３次元モデルの固形物８４０を複数の樹脂で一体造形する。
造形システム１によれば、途中で基板８１０を造形装置１００から取外し、未効果の樹脂を洗浄し、新たな樹脂を滴下して造形を再開するような接触工程を実行する必要無しに、非接触で樹脂を置換できる。ここでいう非接触は、作業者である造形システム１のユーザが、基板８１０に直接触れないことである。これにより、造形システム１では、造形物である固形物８４０が位置ずれすることなく、未硬化樹脂を再利用しながらマルチマテリアル造形を行うことができる。
【0047】
造形システム１が、上記で説明した２光子造形法を用いる場合、造形物である固形物８４０が基板８１０の造形領域に留まる必要がある。一方、図４に示すように、造形システム１が複数の液柱８２０を用いる場合、複数の液柱８２０の混合を防ぐため、液柱８２０が基板８１０の造形領域に残留しないことが必要である。
そこで、基板８１０に対して、固形物８４０が造形領域に留まり、液柱８２０が基板８１０の造形領域に残留せずに移動するような、表面処理を施しておくようにしてもよい。その場合、基板８１０の表面上の位置に応じて複数種類の表面処理を使い分けるようにしてもよい。例えば、基板８１０Ａの表面中央付近のうち、レーザ照射によって固形物８４０が形成される領域の近傍の表面には、液柱８２０の材料である光硬化性樹脂との接着性が高いメタクリレート基処理を施しておくようにしてもよい。一方、基板８１０Ａの表面のうちその他の領域、および、磁性体１２１により液柱８２０を動かす基板８１０Ｂの表面には、光硬化性樹脂との接着性が低いフッ素コート処理を施しておくようにしてもよい。このように表面処理を行うことで、固形物８４０と基板８１０との接着と、液柱８２０の移動とを両立させることができる。
そこで、基板８１０に対して、固形物８４０が造形領域に留まり、液柱８２０が基板８１０の造形領域に残留せずに移動するような、表面処理を施しておくようにしてもよい。その場合、基板８１０の表面上の位置に応じて複数種類の表面処理を使い分けるようにしてもよい。例えば、基板８１０Ａの表面中央付近のうち、レーザ照射によって固形物８４０が形成される領域の近傍の表面には、液柱８２０の材料である光硬化性樹脂との接着性が高いメタクリレート基処理を施しておくようにしてもよい。一方、基板８１０Ａの表面のうちその他の領域、および、磁性体１２１により液柱８２０を動かす基板８１０Ｂの表面には、光硬化性樹脂との接着性が低いフッ素コート処理を施しておくようにしてもよい。このように表面処理を行うことで、固形物８４０と基板８１０との接着と、液柱８２０の移動とを両立させることができる。
【0048】
観察部１５０は、目的物の画像を撮影する。
図５は、観察部１５０の構成例を示す図である。図５の例で、観察部１５０は、観察光光源１５１と、ビームスプリッタ１５２と、観察用レンズ１５３と、ＣＣＤカメラ１５４と、表示装置１５５とを備える。
観察光光源１５１は、目的物を撮影するための照明光Ｂ１３を照射する。ここでの目的物は、造形途中のものであってもよい。照明光Ｂ１３は、目的物に照射される。照明光Ｂ１３の一部が反射または吸収された後、残りの光が造形部１１０のレーザ光発射部分を経由してビームスプリッタ１５２へ入射される。
図５は、観察部１５０の構成例を示す図である。図５の例で、観察部１５０は、観察光光源１５１と、ビームスプリッタ１５２と、観察用レンズ１５３と、ＣＣＤカメラ１５４と、表示装置１５５とを備える。
観察光光源１５１は、目的物を撮影するための照明光Ｂ１３を照射する。ここでの目的物は、造形途中のものであってもよい。照明光Ｂ１３は、目的物に照射される。照明光Ｂ１３の一部が反射または吸収された後、残りの光が造形部１１０のレーザ光発射部分を経由してビームスプリッタ１５２へ入射される。
【0049】
図５の例で、観察光光源１５１は、造形領域の上方に位置している。
ビームスプリッタ１５２は、ハーフミラーを備え、照明光Ｂ１３を反射させる。ビームスプリッタ１５２は、照明光Ｂ１３の入射だけでなく造形用ビームＢ１の入射も受ける。ビームスプリッタ１５２は、造形用ビームＢ１を通過させ、造形部１１０のレーザ光発射部分へ向けて進ませる。照明光Ｂ１３の反射により、ビームスプリッタ１５２は、造形用ビームＢ１と同じ経路を造形用ビームＢ１と逆向きに通過してきた照明光Ｂ１３を、造形用ビームＢ１の経路の向きと異なる向きに転向させる。
ビームスプリッタ１５２は、ハーフミラーを備え、照明光Ｂ１３を反射させる。ビームスプリッタ１５２は、照明光Ｂ１３の入射だけでなく造形用ビームＢ１の入射も受ける。ビームスプリッタ１５２は、造形用ビームＢ１を通過させ、造形部１１０のレーザ光発射部分へ向けて進ませる。照明光Ｂ１３の反射により、ビームスプリッタ１５２は、造形用ビームＢ１と同じ経路を造形用ビームＢ１と逆向きに通過してきた照明光Ｂ１３を、造形用ビームＢ１の経路の向きと異なる向きに転向させる。
【0050】
観察用レンズ１５３は、照明光Ｂ１３がＣＣＤカメラ１５４の撮影素子の位置で像を結ぶように照明光Ｂ１３を屈折させる。
ＣＣＤカメラ１５４は、照明光Ｂ１３を受光して光電変換することで、目的物の画像データを生成する。
表示装置１５５は、例えば液晶パネルまたはＬＥＤパネル等の表示画面を有し、目的物の画像を表示する。具体的には、表示装置１５５は、ＣＣＤカメラが生成した目的物の画像データの入力を受け、この画像データが示す画像を表示する。
ただし、観察部１５０の構成および配置は図５に示すものに限定されない。例えば、観察部１５０が、目的物を上方向から撮影するようにしてもよいし、斜め上方向または斜め下方向から撮影するようにしてもよい。
ＣＣＤカメラ１５４は、照明光Ｂ１３を受光して光電変換することで、目的物の画像データを生成する。
表示装置１５５は、例えば液晶パネルまたはＬＥＤパネル等の表示画面を有し、目的物の画像を表示する。具体的には、表示装置１５５は、ＣＣＤカメラが生成した目的物の画像データの入力を受け、この画像データが示す画像を表示する。
ただし、観察部１５０の構成および配置は図５に示すものに限定されない。例えば、観察部１５０が、目的物を上方向から撮影するようにしてもよいし、斜め上方向または斜め下方向から撮影するようにしてもよい。
【0051】
制御装置２００は、造形装置１００を制御して目的物を生成させる。例えば、制御装置２００は、造形部１１０が造形用ビームＢ１を照射するタイミング、および、造形用ビームＢ１の焦点の位置を制御する。また、制御装置２００は、移動処理部１２０の位置を制御することにより、移動処理部１２０が備える磁性体１２１の位置を制御する。
また、制御装置２００は、造形システム１のユーザインタフェースとして機能する。 制御装置２００は、例えばパソコン（Personal Computer）またはワークステーション（Workstation）等のコンピュータを用いて構成される。
また、制御装置２００は、造形システム１のユーザインタフェースとして機能する。 制御装置２００は、例えばパソコン（Personal Computer）またはワークステーション（Workstation）等のコンピュータを用いて構成される。
【0052】
表示部２１０は、例えば液晶パネルまたはＬＥＤパネル等の表示画面を有し、各種画像を表示する。特に、表示部２１０は、造形システム１に関する情報をユーザに提示する。
表示部２１０は、表示装置１５５を用いて構成されていてもよいし、表示装置１５５とは別に構成されていてもよい。
操作入力部２２０は、例えばキーボードおよびマウス等の入力デバイスを備え、ユーザ操作を受ける。特に、操作入力部２２０は、造形システム１に関する設定を行うユーザ操作を受ける。
表示部２１０は、表示装置１５５を用いて構成されていてもよいし、表示装置１５５とは別に構成されていてもよい。
操作入力部２２０は、例えばキーボードおよびマウス等の入力デバイスを備え、ユーザ操作を受ける。特に、操作入力部２２０は、造形システム１に関する設定を行うユーザ操作を受ける。
【0053】
記憶部２８０は、各種データを記憶する。記憶部２８０は、制御装置２００が備える記憶デバイスを用いて構成される。
処理部２９０は、制御装置２００の各部を制御して各種処理を実行する。処理部２９０の機能は、制御装置２００が備えるＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）が、記憶部２８０からプログラムを読み出して実行することで実行される。
処理部２９０は、制御装置２００の各部を制御して各種処理を実行する。処理部２９０の機能は、制御装置２００が備えるＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）が、記憶部２８０からプログラムを読み出して実行することで実行される。
【0054】
制御装置２００が、予め設定されたプログラム等に基づいて自動的に造形装置１００を制御するようにしてもよい。あるいは、ユーザがオンラインで制御装置２００に指示を入力し、制御装置２００がユーザの指示に従って造形装置１００を制御するようにしてもよい。
図５において鉄粉９００は図示しないが、鉄粉９００は、液柱８２０に混入されている。
造形装置１００と制御装置２００とにおける、造形装置１００の各部の制御のための処理の分担は、特定のものに限定されない。例えば、造形装置１００の各部の制御を全て制御装置２００が行うようにしてもよい。あるいは、造形装置１００と制御装置２００とが共同して造形装置１００の各部の制御を行うようにしてもよい。例えば、造形装置１００の各部の制御のうち、下位の制御を造形装置１００自らが行い、上位の制御を制御装置２００が行うようにしてもよい。あるいは、造形装置１００と制御装置２００とが一体的に構成されるなど、造形装置１００自らが造形装置１００の各部の制御を行うようにしてもよい。
図５において鉄粉９００は図示しないが、鉄粉９００は、液柱８２０に混入されている。
造形装置１００と制御装置２００とにおける、造形装置１００の各部の制御のための処理の分担は、特定のものに限定されない。例えば、造形装置１００の各部の制御を全て制御装置２００が行うようにしてもよい。あるいは、造形装置１００と制御装置２００とが共同して造形装置１００の各部の制御を行うようにしてもよい。例えば、造形装置１００の各部の制御のうち、下位の制御を造形装置１００自らが行い、上位の制御を制御装置２００が行うようにしてもよい。あるいは、造形装置１００と制御装置２００とが一体的に構成されるなど、造形装置１００自らが造形装置１００の各部の制御を行うようにしてもよい。
【0055】
次に、図６を参照して造形システム１の動作について説明する。
図６は、造形システム１の動作例を示すフローチャートである。図６は、制御装置２００が造形装置１００を制御して目的物を生成させる処理手順の例を示す。
図６の処理で、制御装置２００は、造形部１１０を制御して造形処理を行わせる（ステップＳ１０１）。造形部１１０は、制御装置２００の制御に従って造形領域内の液柱８２０に造形用ビームＢ１を照射して樹脂の液柱８２０内で造形用ビームＢ１の焦点を結ばせる。焦点の位置で材料が液体から固体に変化する。
図６は、造形システム１の動作例を示すフローチャートである。図６は、制御装置２００が造形装置１００を制御して目的物を生成させる処理手順の例を示す。
図６の処理で、制御装置２００は、造形部１１０を制御して造形処理を行わせる（ステップＳ１０１）。造形部１１０は、制御装置２００の制御に従って造形領域内の液柱８２０に造形用ビームＢ１を照射して樹脂の液柱８２０内で造形用ビームＢ１の焦点を結ばせる。焦点の位置で材料が液体から固体に変化する。
【0056】
次に、制御装置２００は、移動処理部１２０を制御して樹脂の液柱８２０を造形領域外（退避領域）へ退避させる（ステップＳ１０２）。移動処理部１２０は、制御装置２００の制御に従って造形領域内の液柱８２０を造形領域外へ移動させる。
【0057】
次に、制御装置２００は、移動処理部１２０を制御して洗浄液の液柱８２０を移動させる（ステップＳ１０３）。これにより、造形システム１は、造形領域内にある固体の固形物８４０を洗浄する。
【0058】
次に、制御装置２００は、移動処理部１２０を制御して洗浄液の液柱８２０を退避させる（ステップＳ１０４）。
次に、造形システム１のユーザは、目的物が完成したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。目的物が完成したと判定した場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、図６の処理を終了させる。
次に、造形システム１のユーザは、目的物が完成したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。目的物が完成したと判定した場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、図６の処理を終了させる。
【0059】
一方、目的物が完成していないと判定された場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、制御装置２００は、移動処理部１２０を制御して、次に用いられる樹脂の液柱８２０を造形領域へ移動させる（ステップＳ１０６）。移動処理部１２０は、制御装置２００の制御に従って次に用いられる樹脂の液柱８２０を造形領域外から造形領域内へ移動させる。
ステップＳ１０６の後、処理がステップＳ１０１へ戻る。
ステップＳ１０６の後、処理がステップＳ１０１へ戻る。
【0060】
造形部１１０のレーザ光発射部分が造形用ビームＢ１を発射する角度を変化させるようにしてもよい。
【0061】
図７は、造形用ビームＢ１の角度と焦点の位置との関係の例を示す。
図７の例で、造形部１１０のレーザ光発射部分は対物レンズとして機能し、液柱８２０と反対側（図７の下側）から入射した造形用ビームＢ１を屈折させて液柱８２０の側（図７の上側）へ照射する。
造形部１１０のレーザ光発射部分への造形用ビームＢ１の入射角をθＩで示す。造形部１１０のレーザ光発射部分からの造形用ビームＢ１の出射角をθＯで示す。出射角θＯは入射角θＩに応じて変化する。出射角θＯの変化に伴って造形用ビームＢ１が焦点を結ぶ点Ｐ１１の位置も変化する。したがって、造形部１１０は、造形用ビームＢ１のレーザ光発射部分への入射角θＩを変化させることで、レーザ光発射部分の位置、基板８１０の位置の何れも変化させる必要なしに、造形用ビームＢ１が焦点を結ぶ位置を変化させることができる。
入射角θＩを変化させる方法として、例えば、造形用ビームＢ１の光源と造形部１１０のレーザ光発射部分との間にミラーを設け、ミラーの向きを変化させる方法を用いることができる。
図７の例で、造形部１１０のレーザ光発射部分は対物レンズとして機能し、液柱８２０と反対側（図７の下側）から入射した造形用ビームＢ１を屈折させて液柱８２０の側（図７の上側）へ照射する。
造形部１１０のレーザ光発射部分への造形用ビームＢ１の入射角をθＩで示す。造形部１１０のレーザ光発射部分からの造形用ビームＢ１の出射角をθＯで示す。出射角θＯは入射角θＩに応じて変化する。出射角θＯの変化に伴って造形用ビームＢ１が焦点を結ぶ点Ｐ１１の位置も変化する。したがって、造形部１１０は、造形用ビームＢ１のレーザ光発射部分への入射角θＩを変化させることで、レーザ光発射部分の位置、基板８１０の位置の何れも変化させる必要なしに、造形用ビームＢ１が焦点を結ぶ位置を変化させることができる。
入射角θＩを変化させる方法として、例えば、造形用ビームＢ１の光源と造形部１１０のレーザ光発射部分との間にミラーを設け、ミラーの向きを変化させる方法を用いることができる。
【0062】
次に、異なる材料からなる液柱８２０についての、鉄粉９００の混入量と液柱８２０の移動速度との関係の実験例について説明する。
図８は、鉄粉９００の混入量と液柱８２０の移動速度との関係の例を示す図である。図８は、異なる材料からなる液柱８２０について、鉄粉９００の混入量と液柱８２０が移動可能な上限速度との関係の実験例を示している。図８のグラフの横軸は、鉄粉９００の混入量を示す。縦軸は、液柱８２０の移動速度を示す。
図８に示す実験例では、フッ素コート処理したカバーガラスを基板８１０Ａおよび基板８１０Ｂとして使用した。液柱８２０の体積を６マイクロリットル（μＬ）とし、基板８１０Ａと基板８１０Ｂとの距離を１ミリメートル（ｍｍ）とした。液柱８２０の体積は、液柱８２０に混入された鉄粉９００の量を含む。
使用した液柱８２０の材料の種類は、純水と、エタノールと、低粘性の光硬化性樹脂と、高粘性の光硬化性樹脂との計４種類である。純水と、エタノールと、低粘性の光硬化性樹脂と、高粘性の光硬化性樹脂とを表す記号として、それぞれＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈを用いる。
表面張力の比較用として純水ＥとエタノールＦとを用いた。粘度の比較用として低粘性樹脂Ｇと高粘性樹脂Ｈとを用いた。また、磁性体１２１として磁束密度が２８０ミリテスラ（ｍＴ）のネオジム磁石を用いた。
図８は、鉄粉９００の混入量と液柱８２０の移動速度との関係の例を示す図である。図８は、異なる材料からなる液柱８２０について、鉄粉９００の混入量と液柱８２０が移動可能な上限速度との関係の実験例を示している。図８のグラフの横軸は、鉄粉９００の混入量を示す。縦軸は、液柱８２０の移動速度を示す。
図８に示す実験例では、フッ素コート処理したカバーガラスを基板８１０Ａおよび基板８１０Ｂとして使用した。液柱８２０の体積を６マイクロリットル（μＬ）とし、基板８１０Ａと基板８１０Ｂとの距離を１ミリメートル（ｍｍ）とした。液柱８２０の体積は、液柱８２０に混入された鉄粉９００の量を含む。
使用した液柱８２０の材料の種類は、純水と、エタノールと、低粘性の光硬化性樹脂と、高粘性の光硬化性樹脂との計４種類である。純水と、エタノールと、低粘性の光硬化性樹脂と、高粘性の光硬化性樹脂とを表す記号として、それぞれＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈを用いる。
表面張力の比較用として純水ＥとエタノールＦとを用いた。粘度の比較用として低粘性樹脂Ｇと高粘性樹脂Ｈとを用いた。また、磁性体１２１として磁束密度が２８０ミリテスラ（ｍＴ）のネオジム磁石を用いた。
【0063】
まず、液柱８２０への鉄粉９００の混入量５グラム毎リットル（ｇ／Ｌ）、１０グラム毎リットル、２０グラム毎リットル、３０グラム毎リットルのそれぞれについて、液柱８２０から鉄粉９００が分離しない程度で移動可能な上限速度を調べた。その結果、図８に示すように、いずれの材料も鉄粉９００の混入量を増加させると、液柱８２０の移動可能な上限速度が大きくなることがわかった。
また、表面張力の違いに関して、鉄粉９００の混入量が約２４グラム毎リットル以下の場合は、エタノールＦのほうが移動速度が大きく、それよりも多い場合は純水Ｅのほうが移動速度が大きい。鉄粉９００の混入量が比較的少ない場合、純水ＥのほうがエタノールＦよりも表面張力が大きく、液柱８２０の変形によって生じた後退角の表面張力γｓ１（図３参照）が大きくなることで動きにくくなると考えられる。一方、鉄粉９００の量が比較的多い場合、液柱８２０にかかる磁力に比べて表面張力γｓ１が小さいため、純水Ｅのほうが速く移動できると考えられる。
粘度の違いに関しては、鉄粉９００の量にかかわらず高粘性樹脂Ｈのほうが低粘性樹脂Ｇよりも移動速度が小さい。これは、粘度が大きいため粘性抵抗が大きく動きにくいものと考えられる。
また、表面張力の違いに関して、鉄粉９００の混入量が約２４グラム毎リットル以下の場合は、エタノールＦのほうが移動速度が大きく、それよりも多い場合は純水Ｅのほうが移動速度が大きい。鉄粉９００の混入量が比較的少ない場合、純水ＥのほうがエタノールＦよりも表面張力が大きく、液柱８２０の変形によって生じた後退角の表面張力γｓ１（図３参照）が大きくなることで動きにくくなると考えられる。一方、鉄粉９００の量が比較的多い場合、液柱８２０にかかる磁力に比べて表面張力γｓ１が小さいため、純水Ｅのほうが速く移動できると考えられる。
粘度の違いに関しては、鉄粉９００の量にかかわらず高粘性樹脂Ｈのほうが低粘性樹脂Ｇよりも移動速度が小さい。これは、粘度が大きいため粘性抵抗が大きく動きにくいものと考えられる。
【0064】
以下、造形システム１を用いて造形した固形物８４０の例を説明する。以下に説明する図９と図１０に係る一例は、２種類の光硬化性樹脂(アクリレート系樹脂、メタクリレート系樹脂)の液柱８２０と、洗浄液の液柱８２０とを使用した液柱８２０の磁気駆動によるマルチマテリアル造形の実証である。移動に使用した樹脂の量は６マイクロリットルであり、鉄粉９００の混入量は２３グラム毎リットルである。
【0065】
図９は、造形システム１を用いて造形した固形物８４０の第一例を示す図である。
図９に示す例では、１行目のＹＮＵモデルＭ１と３行目のＹＮＵモデルＭ３とを無色のアクリレート系樹脂で造形し、２行目のＹＮＵモデルＭ２を赤色に染色したメタクリレート系樹脂で造形した。この実験結果より、同一平面内で異なる樹脂材料を使用して造形できることを実証した。
図９に示す例では、１行目のＹＮＵモデルＭ１と３行目のＹＮＵモデルＭ３とを無色のアクリレート系樹脂で造形し、２行目のＹＮＵモデルＭ２を赤色に染色したメタクリレート系樹脂で造形した。この実験結果より、同一平面内で異なる樹脂材料を使用して造形できることを実証した。
【0066】
図１０は、造形システム１を用いて造形した固形物８４０の第二例を示す図である。
図１０に示す例では、３次元微小構造物として、４段のピラミッドモデルを造形した。樹脂の置換を３回行い、赤色に染色したメタクリレート系樹脂によるＭ４の部分と、無色のアクリレート系樹脂によるＭ５の部分とを、樹脂を交互に入れ換えて造形した。この実験結果から、本手法によって３Ｄ構造体でもマルチマテリアル造形が可能であることを実証した。
図１０に示す例では、３次元微小構造物として、４段のピラミッドモデルを造形した。樹脂の置換を３回行い、赤色に染色したメタクリレート系樹脂によるＭ４の部分と、無色のアクリレート系樹脂によるＭ５の部分とを、樹脂を交互に入れ換えて造形した。この実験結果から、本手法によって３Ｄ構造体でもマルチマテリアル造形が可能であることを実証した。
【0067】
上記の実施形態で説明した移動処理部１２０を備える造形装置１００は、液柱移動装置の例に該当する。
【0068】
（第１の実施形態における効果）
第１の実施形態に係る造形装置１００は、２つの基板８１０に挟まれた液柱８２０を移動させる移動処理部１２０と、所定の造形領域内で液柱８２０を部分的に固体に変化させることで造形を行う造形部１１０と、を備える。
第１の実施形態に係る造形装置１００は、２つの基板８１０に挟まれた液柱８２０を移動させる移動処理部１２０と、所定の造形領域内で液柱８２０を部分的に固体に変化させることで造形を行う造形部１１０と、を備える。
【0069】
造形装置１００は、２つの基板８１０に挟まれた液柱８２０を移動処理できる。これにより、造形装置１００のユーザは、造形物の位置ずれや樹脂の廃棄、材料同士の混合が少なく、簡便に液柱８２０を移動でき、低コストで液柱８２０による固形物８４０を生成できる。
【0070】
また、液柱８２０に磁性粒子が混入されている。
これにより、造形装置１００のユーザは、磁性を有する物を用いて、液柱に混入されている磁性粒子を移動させることができ、簡便に液柱８２０を移動させることができる。また、熱による移動ではないため、揮発しやすい材料の液柱８２０や水系の液柱８２０、生体高分子の液柱８２０についても移動させることができる。
これにより、造形装置１００のユーザは、磁性を有する物を用いて、液柱に混入されている磁性粒子を移動させることができ、簡便に液柱８２０を移動させることができる。また、熱による移動ではないため、揮発しやすい材料の液柱８２０や水系の液柱８２０、生体高分子の液柱８２０についても移動させることができる。
【0071】
また、移動処理部１２０は、磁性体１２１を移動させることで液柱８２０を移動させる。
これにより、造形装置１００のユーザは、磁性体１２１を用いて、簡便に液柱８２０を移動させることができる。
これにより、造形装置１００のユーザは、磁性体１２１を用いて、簡便に液柱８２０を移動させることができる。
【0072】
〈第２の実施形態〉
（第２の実施形態における造形システムの構成）
移動処理部１２０が液柱８２０を移動させる方法は、上述した磁性体１２１を用いる方法に限定されない。第２の実施形態では、移動処理部１２０がポイントヒータを用いて液柱８２０を移動させる場合について説明する。
このように、第２の実施形態では、移動処理部１２０が液柱８２０を移動させる方法が第１の実施形態の場合と異なる。これに伴い、第２の実施形態では液柱８２０が磁性を有している必要は無い。第２実施形態では、液柱８２０に鉄粉が混入されていない場合を例に説明する。
それ以外の点では、第２の実施形態に係る造形システム１は、第１の実施形態に係る造形システム１と同様である。
（第２の実施形態における造形システムの構成）
移動処理部１２０が液柱８２０を移動させる方法は、上述した磁性体１２１を用いる方法に限定されない。第２の実施形態では、移動処理部１２０がポイントヒータを用いて液柱８２０を移動させる場合について説明する。
このように、第２の実施形態では、移動処理部１２０が液柱８２０を移動させる方法が第１の実施形態の場合と異なる。これに伴い、第２の実施形態では液柱８２０が磁性を有している必要は無い。第２実施形態では、液柱８２０に鉄粉が混入されていない場合を例に説明する。
それ以外の点では、第２の実施形態に係る造形システム１は、第１の実施形態に係る造形システム１と同様である。
【0073】
図１１は、第２の実施形態に係る移動処理部１２０の例を示す図である。図１１に示す例で、移動処理部１２０は、電磁波によるポイントヒータ１３０を備える。ポイントヒータ１３０は、遠赤外線、または、炭素ガスレーザによるレーザ光などの電磁波を用いて液柱８２０を加熱する。ポイントヒータ１３０の加熱により液柱８２０に温度勾配が生じ、液柱８２０が移動する。
【0074】
ポイントヒータ１３０は加熱用のレーザを、水平方向における液柱８２０の周囲を囲むように照射する。これにより、移動処理部１２０は、液柱８２０の水平方向の温度について、周辺側のほうが中心側よりも温度が高くなるように温度勾配を生じさせる。ここでいう周辺側は、液柱８２０の内部のうち、液柱８２０と外部との境界に、より近い側である。ここでいう中心側は、液柱８２０の内部のうち、液柱８２０と外部との境界から、より遠い側である。
この温度勾配により、液柱８２０の加熱時に、液柱８２０が水平方向に広がることを防止できる。
この温度勾配により、液柱８２０の加熱時に、液柱８２０が水平方向に広がることを防止できる。
【0075】
以下では、水平方向における液柱８２０の位置関係を説明する場合に、水平方向である旨の記載を省略する場合がある。例えば、水平方向における液柱８２０の周囲を、単に液柱８２０の周囲とも称する。水平方向における液柱８２０の周辺側を、単に液柱８２０の周辺側とも称する。水平方向における液柱８２０の中心側を、単に液柱８２０の中心側とも称する。水平方向における液柱８２０の広がりを、単に液柱８２０の広がりとも称する。
また、ポイントヒータ１３０が照射する電磁波を加熱用ビームとも称する。
また、ポイントヒータ１３０が照射する電磁波を加熱用ビームとも称する。
【0076】
図１２は、移動処理部１２０が照射する加熱用ビームの形状の例を示す図である。図１２の例で、基板８１０Ａの上に液柱８２０が位置しており、ポイントヒータ１３０は、この液柱８２０に向けて加熱用ビームＢ１２を照射している。
ただし、ポイントヒータ１３０は、加熱用ビームＢ１２を液柱８２０に直接照射するのではなく、液柱８２０の周囲に照射している。加熱用ビームＢ１２の内部に空洞（加熱用ビームＢ１２が照射されない部分）が形成されており、この空洞の部分に液柱８２０が位置している。加熱用ビームＢ１２の空洞は、ポイントヒータ１３０が照射する加熱用ビームＢ１２の一部をマスク１２２が遮断することによって形成されている。
図１２の例のように、ポイントヒータ１３０が液柱８２０の周囲に加熱用ビームＢ１２を照射する場合も、ポイントヒータ１３０が液柱８２０に加熱用ビームＢ１２を照射すると表記する。
ただし、ポイントヒータ１３０は、加熱用ビームＢ１２を液柱８２０に直接照射するのではなく、液柱８２０の周囲に照射している。加熱用ビームＢ１２の内部に空洞（加熱用ビームＢ１２が照射されない部分）が形成されており、この空洞の部分に液柱８２０が位置している。加熱用ビームＢ１２の空洞は、ポイントヒータ１３０が照射する加熱用ビームＢ１２の一部をマスク１２２が遮断することによって形成されている。
図１２の例のように、ポイントヒータ１３０が液柱８２０の周囲に加熱用ビームＢ１２を照射する場合も、ポイントヒータ１３０が液柱８２０に加熱用ビームＢ１２を照射すると表記する。
【0077】
図１３は、加熱用ビームＢ１２の照射によって生じる温度勾配の例を示す図である。図１３は、図１２のようにポイントヒータ１３０の加熱用ビームＢ１２で照射された液柱８２０の温度の分布を示す。
図１３のグラフの縦軸は、温度を示す。横軸は、液柱８２０の中心付近を通って液柱８２０を垂直方向に切る仮想的な断面における水平方向の位置を示す。線Ｔは、断面における基板８１０Ｂおよび液柱８２０の温度分布を示している。すなわち、線Ｔは、横軸に示される位置と、基板８１０Ｂおよび液柱８２０の温度との関係を示している。
また、図１３では、液柱８２０を図示することで液柱８２０の位置が示されている。図１２に示されるように、ポイントヒータ１３０が液柱８２０の周囲に加熱用ビームＢ１２を照射することで、線Ｔに示されるように、液柱８２０の周辺側のほうが中心側よりも温度が高い温度勾配が生じている。
図１３のグラフの縦軸は、温度を示す。横軸は、液柱８２０の中心付近を通って液柱８２０を垂直方向に切る仮想的な断面における水平方向の位置を示す。線Ｔは、断面における基板８１０Ｂおよび液柱８２０の温度分布を示している。すなわち、線Ｔは、横軸に示される位置と、基板８１０Ｂおよび液柱８２０の温度との関係を示している。
また、図１３では、液柱８２０を図示することで液柱８２０の位置が示されている。図１２に示されるように、ポイントヒータ１３０が液柱８２０の周囲に加熱用ビームＢ１２を照射することで、線Ｔに示されるように、液柱８２０の周辺側のほうが中心側よりも温度が高い温度勾配が生じている。
【0078】
ポイントヒータ１３０は、加熱用ビームＢ１２で液柱８２０の周囲を囲んだまま加熱用ビームＢ１２を移動させる。これにより、ポイントヒータ１３０は、液柱８２０が広がることを防止しながら液柱８２０を移動させる。この点について図１４および図１５を参照して説明する。
【0079】
図１４は、液柱８２０における力関係の第一例を示す図である。図１４は、ポイントヒータ１３０が液柱８２０に加熱用ビームＢ１２を照射しておらず、液柱８２０が常温の状態での、液柱８２０における力の関係の例を示す。図１４の例で、γＬは、液柱８２０における表面張力を示す。γＳは、固体の表面張力（基板８１０における表面張力）を示す。γＬＳは、固液界面張力を示す。θは液柱８２０の基板８１０に対する接触角を示す。
【0080】
図１４の場合、ヤングの式により、液柱８２０の内の力が釣り合っており、液柱８２０は移動しない。
また、ポイントヒータ１３０が図１２の例のように、液柱８２０の周囲を囲むように加熱用ビームＢ１２を照射して温度勾配を生じさせ、かつ、加熱用ビームＢ１２を動かさない場合も、液柱８２０内の力が釣り合い、液柱８２０は移動しない。
この場合、加熱用ビームＢ１２の照射によって液柱８２０の周辺側の温度が中心側の温度よりも上昇する。このため、液柱８２０の中心側の表面張力が周辺側の表面張力よりも大きくなり、液柱８２０には、液柱形状を維持する方向に力が働く。
また、ポイントヒータ１３０が図１２の例のように、液柱８２０の周囲を囲むように加熱用ビームＢ１２を照射して温度勾配を生じさせ、かつ、加熱用ビームＢ１２を動かさない場合も、液柱８２０内の力が釣り合い、液柱８２０は移動しない。
この場合、加熱用ビームＢ１２の照射によって液柱８２０の周辺側の温度が中心側の温度よりも上昇する。このため、液柱８２０の中心側の表面張力が周辺側の表面張力よりも大きくなり、液柱８２０には、液柱形状を維持する方向に力が働く。
【0081】
一方、加熱用ビームＢ１２の照射によって、液柱８２０の全体の温度が上昇する。この温度上昇により、液柱８２０における表面張力（図１４のγＬ）が小さくなり、液柱８２０の基板８１０に対する接触角（角θ）が小さくなり、液柱８２０が広がる方向に力が働く。この液柱８２０の温度上昇により液柱８２０が広がろうとする力と、先に述べた液柱８２０の中心側の表面張力の増加による液柱８２０の形状を維持しようとする力との釣り合いがとれたところで、液柱８２０は、それ以上広がらずに留まる。
【0082】
図１５は、液柱８２０における力関係の第二例を示す図である。図１５は、ポイントヒータ１３０が加熱用ビームＢ１２を動かし、液柱８２０の端部に温度差が生じた場合の、液柱８２０における力の関係の例を示す。図１５は、ポイントヒータ１３０が加熱用ビームＢ１２を図１５に向かって右側に移動させた場合の例を示しており、液柱８２０の左右の端部のうち、図１５に向かって左側の端部のほうが、向かって右側の端部よりも温度が高くなっている。
比較的温度が低い側（図１５に向かって右側）における力を、図１４で用いた変数名に「’」を付した変数名で示す。具体的には、γ’Ｌは、液柱８２０における表面張力を示す。γ’Ｓは、固体の表面張力（基板８１０における表面張力）を示す。γ’ＬＳは、固液界面張力を示す。θ’は液柱８２０の基板８１０に対する接触角を示す。
比較的温度が低い側（図１５に向かって右側）における力を、図１４で用いた変数名に「’」を付した変数名で示す。具体的には、γ’Ｌは、液柱８２０における表面張力を示す。γ’Ｓは、固体の表面張力（基板８１０における表面張力）を示す。γ’ＬＳは、固液界面張力を示す。θ’は液柱８２０の基板８１０に対する接触角を示す。
【0083】
一方、比較的温度が高い側（図１５に向かって左側）における力については、変数名に「’’」を付して示す。具体的には、γ’’Ｌは、液柱８２０における表面張力を示す。γ’’Ｓは、固体の表面張力（基板８１０における表面張力）を示す。γ’’ＬＳは、固液界面張力を示す。θ’’は液柱８２０の基板８１０に対する接触角を示す。
図１５の例では、高温側の温度ＴＨと低温側の温度ＴＬ（ＴＨ＞ＴＬ）との温度差が生じている。この温度差によって、高温側、低温側それぞれで接触角および表面張力が、ポイントヒータ１３０が加熱用ビームＢ１２を移動させない場合から変化している。
低温側では、接触角θ’が、加熱用ビームＢ１２を移動させない場合よりも大きくなり、液体と気体との間の表面張力γ’Ｌの水平方向成分は減少する。
図１５の例では、高温側の温度ＴＨと低温側の温度ＴＬ（ＴＨ＞ＴＬ）との温度差が生じている。この温度差によって、高温側、低温側それぞれで接触角および表面張力が、ポイントヒータ１３０が加熱用ビームＢ１２を移動させない場合から変化している。
低温側では、接触角θ’が、加熱用ビームＢ１２を移動させない場合よりも大きくなり、液体と気体との間の表面張力γ’Ｌの水平方向成分は減少する。
【0084】
すなわち、図１４では釣り合っていた力が変化し、固体の表面張力γ’Ｓの向きと同じく、図１５に向かって右向き（液柱８２０の高温側の端部から低温側の端部への向き）の力が発生する。一方、高温側では、接触角θ’’が、加熱用ビームＢ１２を移動させない場合よりも小さくなり、液体と気体との間の表面張力γ’’Ｌの水平方向成分は増加する。すなわち、図１４では釣り合っていた力が変化し、固体の表面張力γ’’Ｓの向きと反対に、図１５に向かって右向きの力が発生する。
【0085】
低温側と高温側で発生した力は、両方とも向かって右向きとなっているので、両方の力の合力も向かって右向きとなる。液柱８２０は、このような力を駆動力として図１５に向かって右向き（移動処理部１２０が加熱用ビームＢ１２を動かす向き）に移動する。具体的には、液柱８２０は、加熱用ビームＢ１２の動きに応じて、加熱用ビームＢ１２の内部の空洞に位置し続けるように移動する。
【0086】
上記の説明においては、液柱８２０の周囲を囲むように加熱して温度勾配を生じさせる方法を説明しているが、液柱８２０に対する加熱の態様は、液柱８２０の周囲を囲むような加熱の態様に限られるものではない。例えば、造形システム１が、炭素ガスレーザを用いて、基板８１０または液柱８２０の任意の箇所を加熱することにより、液柱８２０に温度勾配を生じさせ、液柱８２０を移動させるようにしてもよい。
【0087】
（第２の実施形態における効果）
第２の実施形態に係る造形装置１００の移動処理部１２０は、電磁波によるポイントヒータ１３０を用いて液柱８２０に温度勾配を生じさせることで液柱８２０を移動させる。
これにより、造形装置１００のユーザは、電磁波によるポイントヒータ１３０のレーザを用いて、液柱８２０を移動させることができる。
第２の実施形態に係る造形装置１００の移動処理部１２０は、電磁波によるポイントヒータ１３０を用いて液柱８２０に温度勾配を生じさせることで液柱８２０を移動させる。
これにより、造形装置１００のユーザは、電磁波によるポイントヒータ１３０のレーザを用いて、液柱８２０を移動させることができる。
【0088】
〈第３の実施形態〉
（第３の実施形態における造形システムの構成）
以下、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態に係る制御装置２００は、第１の実施形態に係る制御装置２００の構成に加えて、基板制御部２３０を備える。これにより、第３の実施形態に係る造形システム１は、基板８１０を上下に移動させることで、固形物８４０を造形する。
（第３の実施形態における造形システムの構成）
以下、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態に係る制御装置２００は、第１の実施形態に係る制御装置２００の構成に加えて、基板制御部２３０を備える。これにより、第３の実施形態に係る造形システム１は、基板８１０を上下に移動させることで、固形物８４０を造形する。
【0089】
図１６は、第３の実施形態に係る造形システム１の構成例を示す概略ブロック図である。上記で説明したとおり、第３の実施形態では、制御装置２００が基板制御部２３０を備える。それ以外の点では、第３の実施形態に係る造形システム１は、第１の実施形態に係る造形システム１と同様である。
基板制御部２３０は、例えば操作入力部２２０が受け付けるユーザ操作に基づいて、液柱８２０が基板８１０に挟まれた状態で、２つの基板８１０が離れるように制御し、また、２つの基板８１０が近づくように制御する。
基板制御部２３０は、例えば操作入力部２２０が受け付けるユーザ操作に基づいて、液柱８２０が基板８１０に挟まれた状態で、２つの基板８１０が離れるように制御し、また、２つの基板８１０が近づくように制御する。
【0090】
図１７は、第３の実施形態に係る造形部１１０からのレーザ光の焦点の位置の例を示す図である。第１の実施形態に係る造形システム１は、基板８１０Ａに固形物８４０を造形するが、第３の実施形態に係る造形システム１は、図１７に示すように上側の基板８１０Ｂに固形物８４０を造形する。
【0091】
図１７の例で、造形部１１０は、造形用ビームＢ１を基板８１０Ａの側から液柱８２０内に照射している。この場合、基板８１０Ａにはガラスなど透明な材質を用いる。
一方、基板８１０Ｂについては、光を透過させる必要が無い場合は不透明な材質を用いることができる。不透明な材質の例としてセラミックス基板、および、半導体基板を挙げることができるが、これらに限定されない。なお、光を透過させる必要がある場合の例として、図５を参照して説明した、観察部１５０の観察光光源１５１からの光を基板８１０Ｂの側から照射する場合が挙げられる。
第１の実施形態および第２の実施形態についても、同様である。第２の実施形態については、ポイントヒータ１３０からの加熱用ビームＢ１２で、基板８１０Ｂの液柱８２０の側の面まで加熱できればよく、基板８１０Ｂが加熱用ビームＢ１２を透過させる必要はない。
特に、図１７の例のように基板８１０Ｂに固形物８４０を付着させる場合、光を透過させる必要がない点で、加工対象としての基板８１０Ｂの材質の選択肢が多様であり、造形システム１をいろいろな用途に用いることができる。例えば、基板８１０Ｂとして半導体基板を配置し、この半導体基板に部分的に樹脂を塗布するといった加工を行うことができる。
一方、基板８１０Ｂについては、光を透過させる必要が無い場合は不透明な材質を用いることができる。不透明な材質の例としてセラミックス基板、および、半導体基板を挙げることができるが、これらに限定されない。なお、光を透過させる必要がある場合の例として、図５を参照して説明した、観察部１５０の観察光光源１５１からの光を基板８１０Ｂの側から照射する場合が挙げられる。
第１の実施形態および第２の実施形態についても、同様である。第２の実施形態については、ポイントヒータ１３０からの加熱用ビームＢ１２で、基板８１０Ｂの液柱８２０の側の面まで加熱できればよく、基板８１０Ｂが加熱用ビームＢ１２を透過させる必要はない。
特に、図１７の例のように基板８１０Ｂに固形物８４０を付着させる場合、光を透過させる必要がない点で、加工対象としての基板８１０Ｂの材質の選択肢が多様であり、造形システム１をいろいろな用途に用いることができる。例えば、基板８１０Ｂとして半導体基板を配置し、この半導体基板に部分的に樹脂を塗布するといった加工を行うことができる。
【0092】
基板制御部２３０は、基板８１０Ｂと接着されている支持台１３１のアクチュエータに電気信号を送ることにより、基板８１０Ｂを上下方向に移動させる。図１７の例では、基板制御部２３０は、支持台１３１Ａ及び支持台１３１Ｂのアクチュエータに、支持台１３１をＺ方向に移動する旨の電気信号を送ることにより、支持台１３１Ａ及び支持台１３１ＢをＺ方向に移動させて、基板８１０ＢをＺ方向に移動させる。図１７で、Ｚ方向は上方向を示している。図１７の例でも、基板制御部２３０が、基板８１０Ｂを上方向だけでなく下方向にも移動させるようにしてもよい。
【0093】
基板８１０Ｂを上下方向に移動させる際、基板８１０Ｂと液柱８２０との粘性により、液柱８２０は基板８１０Ｂに接した状態を維持する。基板８１０Ｂを上方向に移動させる場合も、液柱８２０は基板８１０Ｂに接した状態を維持し、液柱８２０の高さがＺ方向に高くなる。
【0094】
造形部１１０の造形用ビームＢ１は、作動距離が制限されるため、造形部１１０により造形できる固形物８４０の高さには制限がある。ここでいう造形用ビームＢ１の作動距離は、造形部１１０のレーザ光発射部分など造形部１１０の基準の位置から、造形用ビームＢ１の焦点までの距離である。
しかし、図１７に示す第３の実施形態に係る造形システム１のような場合、基板８１０ＢをＺ方向に動かしながら、造形を行うことができるため、造形システム１のユーザは、造形部１１０の作動距離の制限を超える高さに係る固形物８４０を造形することができる。
基板８１０Ｂを上方向に動かしながら造形を行う方式を、引き上げ方式とも称する。
しかし、図１７に示す第３の実施形態に係る造形システム１のような場合、基板８１０ＢをＺ方向に動かしながら、造形を行うことができるため、造形システム１のユーザは、造形部１１０の作動距離の制限を超える高さに係る固形物８４０を造形することができる。
基板８１０Ｂを上方向に動かしながら造形を行う方式を、引き上げ方式とも称する。
【0095】
（第３の実施形態における効果）
第３の実施形態に係る造形装置１００は、液柱８２０が基板８１０に挟まれた状態で、２つの基板８１０が離れるように制御する基板制御部２３０を備える。
これにより、造形システム１のユーザは、基板８１０Ｂを動かしながら、造形を行うことができるため、造形部１１０の作動距離による制約を超える高さの固形物８４０を造形することができる。
第３の実施形態に係る造形装置１００は、液柱８２０が基板８１０に挟まれた状態で、２つの基板８１０が離れるように制御する基板制御部２３０を備える。
これにより、造形システム１のユーザは、基板８１０Ｂを動かしながら、造形を行うことができるため、造形部１１０の作動距離による制約を超える高さの固形物８４０を造形することができる。
【0096】
第２の実施形態に第３実施形態を適用するようにしてもよい。具体的には、第３の実施形態で説明した引き上げ方式において、第２の実施形態で説明した遠赤外線のリング加熱による液柱移動方法を用いるようにしてもよい。この場合も、上述した第１の実施形態に第３の実施形態を適用する場合と同様の処理手順で、固形物８４０を造形することができる。第２の実施形態に第３実施形態を適用する場合、第３の実施形態に係る造形システム１は、制御装置２００が基板制御部２３０を備える点以外は、第２の実施形態に係る造形システム１と同様である。
【0097】
〈第４の実施形態〉
（第４の実施形態における造形システムの構成）
造形システム１が、液柱８２０に代えて液滴の形状の液体を扱うようにしてもよい。第４の実施形態では、この点について説明する。
（第４の実施形態における造形システムの構成）
造形システム１が、液柱８２０に代えて液滴の形状の液体を扱うようにしてもよい。第４の実施形態では、この点について説明する。
【0098】
図１８は、第４の実施形態に係る基板８１０と液滴との関係の例を示す図である。図１８に示す例では、液体の材料の液滴８３０が、基板８１０Ａの上に位置している。ここでいう液滴は、表面張力でまとまっている液体のかたまりである。
液体の材料自体は磁性を有しておらず、鉄粉９００が混入されている。鉄粉９００の混入により、液滴８３０は磁性を有している。液滴８３０が磁性を有することで、移動処理部１２０は磁性体１２１を移動させることによって液滴８３０を移動させることができる。
液体の材料自体は磁性を有しておらず、鉄粉９００が混入されている。鉄粉９００の混入により、液滴８３０は磁性を有している。液滴８３０が磁性を有することで、移動処理部１２０は磁性体１２１を移動させることによって液滴８３０を移動させることができる。
【0099】
図１８の例を図２の例と比較すると、図２では、基板８１０として、液柱８２０の下側の基板８１０Ａと、液柱８２０の上側の基板８１０Ｂとが設けられている。これに対し、図１８では、基板８１０として、基板８１０Ａのみが設けられており、基板８１０Ｂに相当する基板は設けられていない。
【0100】
移動処理部１２０の位置について、図２の例では、上述したように、移動処理部１２０が基板８１０Ａの下に位置していてもよいし、基板８１０Ｂの上に位置していてもよい。図１８の例でも、移動処理部１２０が基板８１０Ａの下に位置していてもよいし、液滴８３０よりも上側に位置していてもよい。「液滴８３０よりも上側」は、移動処理部１２０が、液滴８３０の真上に位置していることに限定されず、液滴８３０の斜め上に位置していてもよいことを意味する。
【0101】
このように、第４の実施形態では、基板８１０として基板８１０Ａのみが設けられ、基板８１０Ｂに相当する基板は設けられない点、および、材料または洗浄剤等の液体が、液柱８２０ではなく液滴８３０として形成される点で、第１の実施形態の場合と異なる。
それ以外の点では、第４の実施形態に係る造形システム１は、第１の実施形態に係る造形システム１と同様である。
それ以外の点では、第４の実施形態に係る造形システム１は、第１の実施形態に係る造形システム１と同様である。
【0102】
造形部１１０の位置については、図１８の例で、造形部１１０が基板８１０の下側から造形用ビームＢ１を照射させることで、造形用ビームＢ１は、焦点を結んだ後に液滴８３０の上面に到達する。したがって、造形用ビームＢ１が焦点を結ぶ位置は、表面張力による液滴８３０の形状に応じた屈折の影響を受けない。この点で、造形システム１は、造形用ビームＢ１の焦点の位置合わせを高精度に行うことができる。
【0103】
ただし、造形部１１０が液滴８３０の上側から造形用ビームＢ１を照射するようにしもよい。これにより、液滴８３０が不透明な基板８１０の上面に滴下されている場合など、液滴８３０が不透明な物の上に位置する場合でも、液滴８３０に造形用ビームＢ１を照射させて材料を部分的に固体に変化させることができる。
【0104】
あるいは、第３の実施形態の場合と同様、基板８１０Ｂが、基板８１０Ａとの間隔を可変に設けられていてもよい。例えば、図１７を参照して説明したのと同様に、支持台１７１が基板８１０Ｂを支持していてもよい。そして、基板制御部２３０が、支持台１７１を上下させることで、基板８１０Ｂを上下させるようにしてもよい。
【0105】
基板８１０Ｂが、基板８１０Ａとの間隔を可変に設けられている場合、基板制御部２３０が、基板８１０Ｂの位置を液体に触れる位置にすることで、液体を液柱８２０として形成することができる。また、基板制御部２３０が、基板８１０Ｂが液体に触れないように、基板８１０Ａと基板８１０Ｂとの間隔を広くとることで、
液体を液滴８３０として形成することができる。
液体を液滴８３０として形成することができる。
【0106】
これにより、造形システム１が、液柱８２０と液滴８３０とを使い分けることができる。例えば、造形システム１が、液体を移動させるときは、液体を液滴８３０として形成し、液体の一部を個体にするときは、液体を液柱８２０として形成するようにしてもよい。
【0107】
（第４の実施形態における効果）
第４の実施形態に係る造形装置１００は、磁性を有する液滴８３０を、磁性体１２１を移動させることで移動させる移動処理部１２０と、所定の造形領域内で液滴８３０を部分的に固体に変化させることで造形を行う造形部１１０と、を備える。
第４の実施形態に係る造形装置１００は、磁性を有する液滴８３０を、磁性体１２１を移動させることで移動させる移動処理部１２０と、所定の造形領域内で液滴８３０を部分的に固体に変化させることで造形を行う造形部１１０と、を備える。
【0108】
造形装置１００は、液滴８３０を移動処理できる。これにより、造形装置１００のユーザは、造形物の位置ずれや樹脂の廃棄、材料同士の混合が少なく、簡便に液滴８３０を移動でき、低コストで液滴８３０による固形物８４０を生成できる。
【0109】
図１９は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成例を示す概略ブロック図である。
図１９に示す構成で、コンピュータ７００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１０と、主記憶装置７２０と、補助記憶装置７３０と、インタフェース７４０とを備える。
図１９に示す構成で、コンピュータ７００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１０と、主記憶装置７２０と、補助記憶装置７３０と、インタフェース７４０とを備える。
【0110】
上記の造形装置１００、および、制御装置２００のうち何れか１つ以上が、コンピュータ７００に実装されてもよい。その場合、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置７３０に記憶されている。ＣＰＵ７１０は、プログラムを補助記憶装置７３０から読み出して主記憶装置７２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ７１０は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域を主記憶装置７２０に確保する。
【0111】
造形装置１００がコンピュータ７００に実装される場合、造形部１１０と、移動処理部１２０と、観察部１５０との動作は、プログラムの形式で補助記憶装置７３０に記憶されている。ＣＰＵ７１０は、プログラムを補助記憶装置７３０から読み出して主記憶装置７２０に展開し、当該プログラムに従って各部の動作を実行する。
また、ＣＰＵ７１０は、プログラムに従って、造形装置１００が行う処理のための記憶領域を主記憶装置７２０に確保する。造形装置１００と他の装置との通信は、インタフェース７４０が通信機能を有し、ＣＰＵ７１０の制御に従って動作することで実行される。
造形装置１００とユーザとのインタラクションは、インタフェース７４０が入力デバイスおよび出力デバイスを有し、ＣＰＵ７１０の制御に従って出力デバイスにて情報をユーザに提示し、入力デバイスにてユーザ操作を受け付けることで実行される。
また、ＣＰＵ７１０は、プログラムに従って、造形装置１００が行う処理のための記憶領域を主記憶装置７２０に確保する。造形装置１００と他の装置との通信は、インタフェース７４０が通信機能を有し、ＣＰＵ７１０の制御に従って動作することで実行される。
造形装置１００とユーザとのインタラクションは、インタフェース７４０が入力デバイスおよび出力デバイスを有し、ＣＰＵ７１０の制御に従って出力デバイスにて情報をユーザに提示し、入力デバイスにてユーザ操作を受け付けることで実行される。
【0112】
制御装置２００がコンピュータ７００に実装される場合、処理部２９０の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置７３０に記憶されている。ＣＰＵ７１０は、プログラムを補助記憶装置７３０から読み出して主記憶装置７２０に展開し、当該プログラムに従って各部の動作を実行する。
上述したように、制御装置２００が基板制御部２３０を備えていてもよい。基板制御部２３０がコンピュータ７００に実装される場合、基板制御部２３０の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置７３０に記憶されている。ＣＰＵ７１０は、プログラムを補助記憶装置７３０から読み出して主記憶装置７２０に展開し、当該プログラムに従って各部の動作を実行する。
また、ＣＰＵ７１０は、プログラムに従って、制御装置２００が行う処理のための記憶領域を主記憶装置７２０に確保する。制御装置２００と他の装置との通信は、インタフェース７４０が通信機能を有し、ＣＰＵ７１０の制御に従って動作することで実行される。
制御装置２００とユーザとのインタラクションは、インタフェース７４０が入力デバイスおよび出力デバイスを有し、ＣＰＵ７１０の制御に従って出力デバイスにて情報をユーザに提示し、入力デバイスにてユーザ操作を受け付けることで実行される。
上述したように、制御装置２００が基板制御部２３０を備えていてもよい。基板制御部２３０がコンピュータ７００に実装される場合、基板制御部２３０の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置７３０に記憶されている。ＣＰＵ７１０は、プログラムを補助記憶装置７３０から読み出して主記憶装置７２０に展開し、当該プログラムに従って各部の動作を実行する。
また、ＣＰＵ７１０は、プログラムに従って、制御装置２００が行う処理のための記憶領域を主記憶装置７２０に確保する。制御装置２００と他の装置との通信は、インタフェース７４０が通信機能を有し、ＣＰＵ７１０の制御に従って動作することで実行される。
制御装置２００とユーザとのインタラクションは、インタフェース７４０が入力デバイスおよび出力デバイスを有し、ＣＰＵ７１０の制御に従って出力デバイスにて情報をユーザに提示し、入力デバイスにてユーザ操作を受け付けることで実行される。
【0113】
なお、造形装置１００、および、制御装置２００が行う処理の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（オペレーティングシステム）や周辺機器等のハードウェアを含む。
「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【0114】
以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【0115】
本発明の実施形態は、造形装置、液柱移動装置、造形方法、液柱移動方法およびプログラムに適用してもよい。
【符号の説明】
【0116】
１ 造形システム
１００ 造形装置
１１０ 造形部
１２０ 移動処理部
１２１ 磁性体
１２２ マスク
１３０ ポイントヒータ
１３１ 支持台
１５０ 観察部
１５１ 観察光光源
１５２ ビームスプリッタ
１５３ 観察用レンズ
１５４ ＣＣＤカメラ
１５５ 表示装置
２００ 制御装置
２１０ 表示部
２２０ 操作入力部
２３０ 基板制御部
２８０ 記憶部
２９０ 処理部
８１０ 基板
８２０ 液柱
８４０ 固形物
９００ 鉄粉
１００ 造形装置
１１０ 造形部
１２０ 移動処理部
１２１ 磁性体
１２２ マスク
１３０ ポイントヒータ
１３１ 支持台
１５０ 観察部
１５１ 観察光光源
１５２ ビームスプリッタ
１５３ 観察用レンズ
１５４ ＣＣＤカメラ
１５５ 表示装置
２００ 制御装置
２１０ 表示部
２２０ 操作入力部
２３０ 基板制御部
２８０ 記憶部
２９０ 処理部
８１０ 基板
８２０ 液柱
８４０ 固形物
９００ 鉄粉
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】